Annpo/fcuMupy/a-кривая

I Реальная Y /угивая

Рис. 4.20. Кривая намагничивания ферромагнитного материала экрана и ее аппроксимация

Амплитуда волны напряженности магнитного поля в ферромагнитном металле при сильных магнитных полях в процессе своего распространения в глубь металла уменьшается почти прямолинейно [41]. Это значит, что волна индукции, проникающая в металл, имеет крутой фронт, приближающийся по своей форме к характеристике намагничивания. Замещая эту характеристику ее прямоугольным эквивалентом (рис. 4.20), можно .получить прямоугольную волну индукции, проникающую в металл экрана с конечной скоростью. Это проникновение продолжается до тех пор, пока весь магнитный поток в течение длительности всего импульса внешнего воздействия не войдет в металл. Этому соответствует максимальная глубина проникновения поля в металл .бнас- Слой бнас в соответствии с принятой формой кривой намагничивания намагничивается до насыщения В ас независимо от напряженности магнитного поля на поверхности экрана.

Уравнения Максвелла в этом случае можно заменить двумя уравнениями .[42]:

ЛК = оЕЦ); £(0 = 2В , -%£-, 6 ас dt

откуда получаем выражение для определения глубины проникновения насыщенного слоя

(4.31):

где H(t)-изменение во времени магнитного поля помехи, А/м; Вкас - значение индукции насыщения, Вб; а - удельнаЯ проводи-мо.сть материала экрана, См/м; Ти - длительность им.пулыса внешнего воздействия, с.

Таким образом, для эффектив.ной работы фер.ромагнитного экрана в сильных магнитных полях необходимо, чтобы толщина насыщенного слоя была меньше общей толщины стенки экрана бнас<й, т. е. чтобы обеспечивался режим частичного насыщения материала экрана. Тогда о.бщий козфф.и.циент экранирования ферромагнитного корпуса РЭС будет определяться защитными свойствами насыщенного и ненасыщенного слоев, который в общем случае всегда меньше .коэффициента магнитного экранирования при полном насыщении материала экрана.

Коэффициент экранирования и временные параметры внутренних полей при полном насыщении материала экрана по всей толщине его стенки (ыэ=1) в случае импульсного воздействия определяется аналитическими выражениями, приведенными в табл.

4.2. В случае частичного насыщения общий коэффициент магнитного экранирования определяется так же, как н у многослойного (двухслойного) экрана.

4.2.3. МНОГОСЛОЙНЫЕ КОРПУСА-ЭКРАНЫ РЭС

Высокую эффективность экранирования можно лолучить при-менением многослойных комбинированных экранов, которые состоят преимущественно из последовательно чередующихся немагнитных (медь, алюминий) и магнитных (сталь, пермаллой) слоев. Более высокое экранирующее действие многослойных эвдранов по сравнению с однородными определяется физическими процессами, происходящими в комбинированных экранах:

отражением энергии электромагнитного поля на многочисленных границах раздела сред с различными электрофизическими характеристиками;

благоприятным обратным действием отдельных слоев-экранов друг на друга, связанным с взаимодействием вихревых токов, наведенных в них в результате внешнего воздействия помехонесущего поля;

исключением эффекта насыщения ферромагнитных материалов экранов путем предварительной защиты их металлами с высокой удельной проводимостью и [малой магнитной проницаемостью и т. п.

Несмотря на то, что влияние вышеперечисленных факторов носит комплексный характер, вклад каждого из них в повышение эффективности экранирования многослойного экрана проявляется по-разному. Так, поглощение энергии электромагнитных полей в слоях комбинированного экрана и обратные действия слоев-экранов друг на друга наблюдаются в основном на высоких частотах, в то время как при низкочастотном поле помехи благоприятное влияние на повышение эффективности экранирования оказывают магнитные свойства ферромагнитного материала экрана.

Коэффициент магнитного экранирования многослойных экранов в соответствии с [30, 31] определяется:

для Двухслойного экрана

Soc-SiSj{l-WiW); (4.32)

для трехслойного экрана

So=SiS,Sj[{l-WiW)il-W, W) - Wi 1Гз S]. (4.33)

где Si, S2 и S3 - .коэффициенты экранирования отдельных слоев-экранов, начиная с наружного; W, W2 и W3 - соответствующие коэффициенты обратного действия слоев-экранов друг на друга. В многослойных экранах больше трех защитных слоев, как правило, не применяют. Для достижения желаемого эффекта необ ходимо, чтобы слои были изолированы друг от друга.

Ниже на примере сферического многослойного экрана рассмотрены основные принципы конструкторского расчета эффективности

экранирования многослойными корпусами РЭС от синусоидальных и импульсных магнитных полей. При этом исследование процессов в многослойных экранах представляет интерес в двух прак тически важных аспектах: применение в качестве защитного экрана многослойной ко;мбинированной структуры и исследование защитных свойств экранов отдельных узлов и блоков РЭС, находящихся в общем корпусе-экране РЭС, т. е. исследование системы экран в экране.

Двухслойный сферический экран с ферромагнитным слоем. Для

двухслойного сферического экрана в соответствии с [ЭО] коэффициенты обратного действия епо слоев

[(К/2) -(2/K)]sh(Kd)

3ch(Kd)-f [K-f(2/K)]sh(Kd) 2[К-(l/K)]sh(Kd)

3ch(Kd)-f [K-f (2/K)]sh(Kd)

где К=к?/(хэ; к=(1--/)/б.

В табл. 4.3 приведены предельные значения коэффициентов обратного действия слоев экрана и существующая связь между ними и коэффициентом экранирования.

Как вытекает из приведенных в табл. 4.3 данных и анализа (4.32), применение в качестве защитных одинзрковых по своим электрофизическим характеристикам слоев экрана приводит к увеличению суммарного коэффициента экранирования по сравнению с его значениеам в случае иопользовакия разнородных материалов. Действительно, только в случае разнородных пю своим электрофизическим характеристикам материалов знаменатель в (4.32) (1-WiW2)>l, в то время как для одинаковых материалов (1-WiW2)€.i, что приводит к возрастанию суммарного коэффициента экранирования и ухудшению защитных свойств многослойного экрана. Поэтому для достижения высоких защитных свойств в многослойных экранах необходимо применять разнородные по

Таблица 4.3. Связь между коэффициентом экракирования двухслойного сфери ческого экрана и коэффициентами обратного действия его слоев

Слабое экранирование

Сильное экранирование

2 - для электро-маг.нигного экрана, -1 - для магнито-статического экрана, 1/2 - для электромагнитного экрана, -1 - для магнито-статичеокого экрана.

Таблица 4.4. Коэффициенты обратного действия двухслойных сферических экранов с различным чередованием ферромагнитного и неферромагнитного слоев